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AGV机器人自动导引车成就数字化工厂

2020-10-29 14:08:25 admin_mm

随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用,AGV机器人(Automatic GuidedVehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段,其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备,AGV机器人已经得到了越来越广泛的应用,对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。一、AGV机器人的概念

  AGV是(Automated Guided Vehicle)的缩写,意即“自动导引运输车”,是指装备有电磁或光学等自动导引装置,它能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV机器人是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一,它是以电池为动力,装备有电磁或光学等自动导航装置,能够独立自动寻址,并通过计算机系统控制,完成无人驾驶及作业的设备。

       自从1913年美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车,1954年英国采用地下埋线电磁感应导向车以来,到九十年代全世界拥有AGV(Automate GuidedVehicles)10万台以上。近年来,自动化技术呈现加速发展的趋势,国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,最能充分地体现其自动性和柔性,实现高效、经济、灵活的无人化生产。
 
二、AGV发展历史及未来发展趋势

  1、国外发展情况

  世界上第一台AGV机器人是美国Basrrett电子公司于20世纪50年代开发成功的,它是一种牵引式小车系统。小车中有一个真空管组成的控制器,小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶。60年代和70年代初,除Basrrett公司以外,Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期,欧洲的AGV技术发展较快,这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化,统一尺寸的托盆促进了AGV的发展。欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron, WognerHJC, ACS, BT. CFC, FATA, Saxby, Denford和Blecbert等。70年代中,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展到一万台左右,为美、欧、日之首。在机械制造行业的应用为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(4%)。

  欧洲的AGV技术于80年代初,通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的Keebler分发中心从欧洲引进直接由计算机控制的AGV。1981年John公司将AGV连接到AS/RS,以提供在制造过程中物料自动输送和跟踪。1984年,通用汽车公司便成为AGV机器人的最大用户,1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉式小车和单元装载小车),1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS),运输量更大,移载时间更短,具有在线充电功能,以便24小时运行,小车和控制器可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。

  日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年,日本AGV制造厂已达20多家,如大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年,日本己累计安装了2312个AGV系统,拥有5032台AGV。

  2、 国内发展情况

  1988年,原邮电部北京邮政研究所等单位研制了邮政枢纽AGV机器人。1992年,天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。天津师范大学、吉林大学、吉大易飞、北京军区后勤部等也进行了试验研究。1980年,上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套AGVS。九十年代初,华宝空调装配线上使用了日本进口的电磁导引AGV。1996年,玉溪卷烟厂首家在烟草行业引进三星的52台AGV机器人,这是国内企业中使用数量最多的AGV系统。河北承德输送机械厂合资引进美国WEBB公司AGV技术。21世纪,厚达自动化公司引进德国最先进AGV技术,先后承担了数十个AGV系统的设计、安装;其水平代表了目前国内的最高水平。厚达自动化公司研制的各种导引形式的AGV系统已经广泛应用于纺织行业,电子行业,仪表行业、汽车行业等。
 3、AGV系统技术研究方向

  (1)导引技术:八十、九十年代,正当国内的一些院校厂所致力基于埋线电磁导引技术并刚开始应用,基于CCD的光学磁带识别、周边图像识别导引技术停滞不前之时,美国则以汽车行业为代表,应用推广了基于陀螺导航的定位技术;瑞典的NDC公司则推出了基于激光反射测角定位技术。近年来,出现了激光测角与测距相结合的导引技术,其导引头已经商品化。导引技术的进步,提高了行程路径的柔性化,同时提高了停位精度,由±10毫米,缩小至±5毫米,乃致±3毫米。GPS定位导航技术则在大型(最大可达40t)AGV机器人上得到应用。

  (2)移载技术:针对不同应用需求,出现了背辊式,背链式,推挽式,牵引式,龙门式,侧叉式、前叉式、后叉式、三向叉式、升降伸缩叉式等。由于移载技术,驱动技术、电池技术的进步,促进了载重/自重比的大幅提高,由1:4提高到1:1.2,即同样载重量,先进车型自重下降为落后车型的1/4。使车辆移动的能耗成倍降低,因而可以少装电池,使AGV机器人的自重、功耗形成良性循环。

  (3)电池技术:由采用酸性电池,进步到高能酸性电池,近年来,又开始采用高能碱性电池,提高环保性能,大幅提高了充、放电比,由充电时间/放电时间为1:1提高到1;12,大幅缩短了待机充电的时间。

  (4)智能化:在企业物流自动化技术中,现代AGV机器人技术最具有智能化的特征,车载计算机的硬软件功能日益强大不断升级,使AGV及AGV系统具有从网络、无线或红外接收上位及客户指令,自动导引,自动行驶,优化路线,自动作业,交通管理,车辆调度,安全避碰,自动充电,自动诊断,实现了AGV的智能化,信息化,数字化、网络化、柔性化、敏捷化、节能化、绿色化。现代AGV是24小时不知疲倦的聪明小车(仅在任务间隙时随机进行短时充电),能主动、自序、有节拍按最安全、快捷的路线执行作业。智能化的结果加上动力强劲,行驶速度可达160米/分,反映在选用车辆台数上成倍减少。

  4、AGV机器人发展趋势

  AGV机器人智能化程度高,不会疲劳,不俱危险,不会萎靡走神,精准精确,不仅可大大节约企业人力成本;也可使员工脱离危险岗位,从事更具人性化的工作,对提高生产效率、降本提质、提升企业的生产管理水平作用显著,因此,在近几年里自动导引车系统将迎来更具挑战的时代。

  目前,AGV机器人已应用到物流仓储业、危险场所和特种行业、烟草、医药、化工、冶金、造纸、食品等行业。从技术的发展看,导引技术是自动导引车(AGV)的关键技术之一。电磁感应导引已广泛应用;激光导引是目前采用的主流技术;视觉导引是研究的热点;惯性导引、超声波导引等正被关注。单导引技术不能解决成本、可靠性、灵活性和定位精度等性能指标之间的矛盾,低成本高可靠性的传感器、组合导引及信息融合技术需要进一步研究。未来,AGV机器人系统的性能将在智能化、信息化、柔性化、敏捷化、节能化和绿色化等功能要求方面进一步改进完善,在工业现代化建设上发挥更加重要的作用。

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